Améliorations de l’Anet A8

Comme mentionné dans l’article précédent consacré à ce sujet, l’imprimante 3D Anet A8 utilisée dans le cadre du projet BATLab112 m’a été prêtée. Ne disposant d’aucune expérience préalable en impression 3D, j’ai donc débuté avec cette machine dans sa configuration d’origine, en apprenant progressivement ses spécificités et ses limites. Cette initiation s’est déroulée au moment même où je cherchais une solution pour fabriquer les structures internes des armoires électriques du panneau de raccordement du diorama de la Batcave. L’apprentissage de la machine n’était donc pas abstrait : il était orienté par un objectif précis, associé à des contraintes techniques incontournables.

Pour atteindre les niveaux de précision et de qualité d’impression nécessaires à la réalisation de ces pièces, j’ai régulièrement recherché des améliorations techniques permettant d’optimiser les performances de l’Anet A8. La présente mini-série d’articles n’a pas pour ambition de dresser un inventaire exhaustif des modifications possibles pour cette imprimante. Elle vise uniquement à présenter celles qui ont été mises en œuvre dans le cadre du projet BATLab112, en réponse directe aux difficultés rencontrées lors de la fabrication des éléments du diorama.

Le warping

J’ai rencontré les premiers effets sévères de warping, c’est à dire ne pouvant pas être résolus par des bordures d’adhérence plus large, lors de l’impression des panneaux latéraux des consoles de commande. Dans un objectif de robustesse, en vue des manipulations auxquelles ils seront soumis, ces panneaux d’une taille déjà importante (environ 90x90mm), ont une épaisseur de 4mm. Les premiers modèles imprimés présentés des phénomènes de warping quelque soit la taille des bordures d’adhérence. Il faut aussi ajouter que je ne maîtrisais alors pas du tout des éléments essentiels de l’impression 3D telle que la densité de remplissage ou la régulation de la température de la buse.

L’adhésif bleu sur le plateau chauffant

Comme le montre ces screenshots Instagram, pendant la phase de fabrication des consoles de commandes, j’ai utilisé de l’adhésif bleu appliqué sur le plateau chauffant pour éviter les phénomènes de warping. Même si ce type d’adhésif est efficace pour éliminer ces phénomènes, il y a quelques inconvénients à cette méthode. Tout d’abord, il est nécessaire de recouvrir tout le plateau chauffant de l’imprimante 3D avec l’adhésif pour éviter que ce dernier se décolle. Par conséquent, même si un rouleau d’adhésif n’est pas très cher, en fonction du nombre d’impressions, la quantité utilisée peut vite être importante, et ainsi représentée un budget non négligeable, sans parler de la quantité de déchets produits. Ensuite, cet adhésif est souvent très pénible à retirer de la surface des pièces en contact avec le plateau chauffant, ce qui oblige à une phase de nettoyage assez longue et fastidieuse.

La plaque de verre borosilicate : une alternative durable

En alternative à l’adhésif bleu, j’utilise désormais une plaque de verre borosilicate fixée sur le plateau chauffant de l’imprimante 3D. Bien que cette solution soit plus coûteuse à l’achat, l’investissement se révèle rapidement rentable dans le cadre d’une utilisation régulière — en particulier pendant la phase de fabrication des structures internes des armoires électriques du panneau de raccordement du diorama de la Batcave.

L’installation de cette plaque est extrêmement simple : comme l’illustre la photographie, quatre pinces doubles de bureau suffisent pour la maintenir solidement en place. Le principal inconvénient de cette méthode réside dans la légère réduction de la surface utile du plateau chauffant, la plaque étant légèrement plus petite que le plateau d’origine. Cette contrainte reste toutefois marginale au regard des bénéfices obtenus.

Depuis la mise en place de cette plaque de verre borosilicate sur l’Anet A8 dédiée au projet BATLab112, je n’ai plus constaté de phénomène de warping sur les pièces imprimées. Bien que la plaque n’élimine pas totalement la nécessité d’utiliser une bordure d’adhérence, elle en réduit considérablement la taille. Cette optimisation permet non seulement de diminuer le temps d’impression, mais également de réduire la quantité de matière perdue, ce qui s’avère particulièrement pertinent dans un projet reposant sur des séries de pièces complexes et répétitives.

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Autre articles du retour d’expérience sur l’ANET A8

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Améliorations de l’Anet A8

Comme mentionné dans l’article précédent consacré à ce sujet, l’imprimante 3D Anet A8 utilisée dans le cadre du projet BATLab112 m’a été prêtée. Ne disposant d’aucune expérience préalable en impression 3D, j’ai donc débuté avec cette machine dans sa configuration d’origine, en apprenant progressivement ses spécificités et ses limites.

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Pont élévateur – Prototype – Plateforme moteur

Cet article présente le premier prototype des plateformes de motorisation des axes du pont élévateur à l’échelle 1/12, du diorama de la Batcave du projet BATLab112.


Introduction

L’article précédent celui-ci, présente la conception détaillée de la plateforme de motorisation des axes du pont élévateur. Cet article se focalise sur le design des composants de la plateforme et leurs dimensionnement pour aboutir à leurs modélisation 3D sur FreeCAD. Cette modélisation permet notamment de s’assurer de la bonne intégration du design général des plateformes de motorisation dans le diorama de la Batcave.

Présentation générale

Pour rappel, le fonctionnement de ces plateformes de motorisation des axes du pont élévateur, repose sur trois composants actifs : un moteur, une roue codeuse et un engrenage à renvoi d’angle. Comme ces composants ont déjà été spécifiés dans l’article de conception détaillée, il s’agit ici, plus particulièrement, de focaliser sur la fabrication des pièces nécessaires pour assembler ces composants actifs sur la plateforme.

Sourcing

Le sourcing des composants actifs et des pièces mécaniques est réalisé à partir d’une plateforme de ventes en ligne. Ce choix est essentiellement dicté par un objectif de limiter le nombre de fournisseur, mais aussi de permettre une centralisation des commandes et ainsi d’envisager des économies d’échelle, notamment sur les frais de livraison.

Pour plus d’informations concernant les caractéristiques de ces composants, voir l’article sur la conception détaillée des plateformes moteurs :

Support moteur

Le support moteur se compose de deux parties réalisées par impression 3D. Le design de ces deux parties est très similaire, la seule différence réside dans l’espace dédié au passage des câbles électriques sur la partie arrière. Chaque partie de ce support est montée sur le moteur par ajustement. La fixation de l’ensemble sur la plateforme est réalisé par boulonnage.

Modélisation 3D sur FreeCAD
Impression via CURA sur imprimante 3D Anet A8

Support du capteur de la roue codeuse

Le capteur de vitesse se compose d’une roue codeuse et d’un capteur photocoupleur fixe qui convertit la vitesse de rotation de la roue codeuse en signal électrique.

Le support du capteur photocoupleur se compose d’une seule pièce réalisée par impression 3D. Ce support assure le maintien du capteur en position et assure la fixation de l’ensemble sur la plateforme, par boulonnage.

Modélisation 3D sur FreeCAD
Conversion des fichiers STL sur CURA
Impression par imprimante 3D Anet A8

Support de l’engrenage à renvoi d’angle

Ce support se compose de deux parties, réalisées par impression 3D, qui s’assemblent par emboitement. La forme de la partie supérieure du support assemblé est conçue pour maintenir latéralement l’engrenage à renvoi d’angle qui est fixé ensuite par boulonnage. Le support assure la fixation de l’ensemble sur la plateforme par boulonnage.

Modélisation 3D sur FreeCAD
Conversion des fichiers STL sur CURA
Impression par imprimante 3D Anet A8

Armoire électrique

La phase de conception détaillée de la plateforme a apportée une modification au design de la structure des petites armoires électriques par rapport à celles déjà existantes sur le diorama. Ce nouveau design permet de prendre en compte le remplacement du bloc de jonction, initialement présent dans l’armoire, par un mini PCB. Cette structure est réalisée par impression 3D.

Modélisation 3D sur FreeCAD
Conversion des fichiers STL sur CURA
Impression par imprimante 3D Anet A8

Portique de l’armoire électrique

Le portique permet le montage par boulonnage de l’armoire électrique de la plateforme moteur. Le portique est réalisé par impression 3D.

Modélisation 3D sur FreeCAD
Conversion des fichiers STL sur CURA
Impression par imprimante 3D Anet A8

Modélisation 3D

La modélisation du poste électrique équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.21.2

Impression 3D

L’impression 3D des pièces des équipements industriels de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisée avec une imprimante Anet A8 et le logiciel Cura.

Prochaine étape

La première version de la conception détaillée de tous les composants mécaniques du pont élévateur est achevée. La prochaine étape consiste à concevoir et réaliser le prototype de l’électronique de commande.

Voir aussi

Articles – Pont élévateur

Articles – Prototype

Story – Pont élévateur – 010

Categorie :

Légende :

Fixation des deux cartes électroniques des Pont en H sur la structure de l’armoire électrique. Le design des supports est validé.

Story – Pont élévateur – 009

Categorie :

Légende :

Assemblage de la structure de la deuxième armoire électrique dédiée au pont élévateur à partir de pièces imprimées en 3D. Cette armoire est destinée à regrouper les équipements électroniques et électriques nécessaires au contrôle du sens de rotation des moteurs du pont élévateur. Cette armoire contient notamment deux cartes électroniques équipées d’un dispositif de pont en H, chaque carte contrôlant le sens de rotation de deux moteurs.

Story – Laboratoire – 003

Categorie :

Légende :

Fabrication d’un nouveau portique pour le deuxième écran équipant le poste de travail.

Les portiques des deux écrans, la structure des tables ainsi que des pièces de la plateforme moteur au premier plan sont fabriqués par impression 3D.

Story – Pont élévateur – 001

Categorie :

Légende :

Conception des 4 plateformes moteurs d’entrainement du pont élévateur.

  • 4 châssis pour 4 moteurs 12VDC
  • 4 carters de protection raccordement des axes et capteur opto-électronique de mesure de la vitesse
  • 4 engrenages à renvoi d’angle, rapport de réduction 1:1

Story – Electricité – 003

Categorie :

Légende :

Implantation des chemin de câble du poste électrique dans le diorama de la Batcave.

  • Tube de section carrée 10x10mm.
  • Connecteurs de montage imprimés avec une imprimante 3D ANET A8.

Armoire de distribution électrique – Prototype

Cet article présente la fabrication d’un prototype, d’une armoire de distribution électrique basse tension, du diorama de la Batcave du projet BATLab112.


Introduction

Suite à la conception détaillée d’un modèle d’armoire de distribution électrique du diorama, l’objectif est à présent de fabriquer un premier prototype avant de fabriquer les 4 modèles opérationnels nécessaires pour distribuer les tensions 5VDC, 6VDC et 12VDC vers les 4 consoles de commandes des équipements industriels du diorama.

Pour plus d’informations, voir l’article de conception détaillée d’une armoire de distribution électrique du diorama de la Batcave du projet BATLab112.

Le retour d’expérience des prototypes précédents, des armoires de raccordement du poste HT/BT, a montré que l’absence de structure interne ne permet pas d’obtenir une rigidité satisfaisante. Même si l’enveloppe de ces armoires, réalisée à partir d’emballage de produit alimentaire, parait suffisamment rigide lors de la fabrication, ce n’est pas satisfaisant lors de leur manipulation. Par conséquent, l’enjeux principal dans la réalisation de ce prototype est de valider la faisabilité technique d’une structure par impression 3D.

Structure interne

Impression 3D du design initial

Ce design monobloc de la structure interne des armoires de distribution électrique a fait l’objet d’une étude particulière lors de sa conception détaillée. Un des objectifs de cette étude consiste à limiter la quantité de matière utilisée notamment par les supports. Ce design présente donc la particularité de ne pas nécessiter de support d’impression pour les zones en surplomb grâce à leur forme en arche. Ainsi, il n’y a pas de matière liée au supports d’impression qui soit jetée.

L’impression 3D des pièces des équipements industriels de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisée avec une imprimante Anet A8 et le logiciel Cura.

Deuxième impression 3D, un échec !

Malgré toute l’attention portée sur ce design, la deuxième impression s’est traduite par un échec. La tête de l’imprimante 3D a percuté le modèle comme le montre la photo. L’impression d’un autre modèle de ce même design n’a délibérément pas été réalisée pour limiter le risque de perdre encore beaucoup de matière et de temps pour rien.

A ce jour, la principale cause évoquée pour expliquer ce phénomène, semble être liée au poids informatique du fichier stocké sur la carte SD, lu par l’imprimante 3D Anet A8 utilisée par le projet BATLab112. Il semble en effet que le lecteur de carte SD, de la carte électronique de l’imprimante, rencontre des problèmes de lecture des fichiers volumineux, lorsque de multiples opérations de suppression et écriture ont été réalisées sur cette carte. Pour éviter que cette situation ne se répète, deux actions sont mises en oeuvre. La première consiste à utiliser des cartes SD de petits formats (8Go) dédiées au fichiers finaux avant impression en limitant les opérations d’écritures. La deuxième, décrite dans le chapitre suivant, consiste à modifier le design du prototype pour limiter les temps d’impressions des pièces.

A la date de mis en ligne de cet article, suite à l’application de ces deux mesures, le problème n’est plus constaté.

Évolution du design

Présentation générale

Le nouveau design est issu d’une nouvelle approche consistant à décomposer la structure en plusieurs pièces, comme le montre la capture d’écran de la vue éclatée réalisée sous FreeCAD. L’intérêt d’une telle approche consiste à concevoir des pièces de plus petite taille, de forme plane, pour limiter les temps d’impression et ne pas avoir besoin de support d’impression. Par contre, cette approche implique de concevoir l’assemblage de ces pièces entre elles.

Même si cette méthode de conception ne garantit pas que le problème rencontré ne se reproduise pas, elle garantit que l’impact sur le temps et la quantité de matière perdue sera minimisé.

Modélisation 3D

FreeCAD

La modélisation du poste HT/BT équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.

Impression 3D du nouveau design

Chacune des pièces composant la structure interne de l’armoire de distribution est imprimée individuellement. Les deux cotés sont identiques, le même design est imprimé deux fois. Pour réduire le temps d’impression, ces pièces sont imprimées en qualité – Normal 0,15mm. Ce réglage ne permet pas d’avoir le meilleur rendu en terme d’état de surface, mais cela reste satisfaisant, cette structure interne des armoires n’est pas visible de l’extérieur, et très peu visible de l’intérieur.

Toutes ces pièces ont été imprimées sans que le problème initial sur le modèle monobloc ne se reproduise.

L’impression 3D des pièces des équipements industriels de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisée avec une imprimante Anet A8 et le logiciel Cura.

Assemblage

L’assemblage de la structure est réalisé par emboitement des pièces. Les côtes des éléments d’assemblage tenon-mortaise ont été obtenues de manière empirique pour prendre en compte la précision d’impression.

Sectionneur

Impression 3D

Pour des raisons de gestion des temps d’utilisation de l’imprimante, les pièces composant le sectionneur sont imprimées unitairement.

Assemblage

L’assemblage des pièces du sectionneur est réalisé par des boulons M2. Les blocs de jonctions électriques sont montés dans leurs supports. Les supports sont ensuite fixés sur le corps du sectionneur. Les deux interrupteurs sont maintenus par deux écrous. Dans les modèles opérationnels, pour éviter que des écrous se desserrent, puis tombent à l’intérieur de l’armoire électrique sous tension, ce qui pourrait provoquer des courts circuits, du frein filet sera utilisé sur tous les boulons.

Câblage

Le câblage est réalisé avec des fils cuivre rigide de couleurs rouge et bleu de section 2,5mm2. Cette section dépasse les exigences des normes de câblage électrique compte tenu du courant maximum de 6A traversant ces conducteurs. De plus, cette section présente un rendu esthétique satisfaisant.

Porte fusible

Lors de la conception détaillée, le design de ce porte fusible a fait l’objet d’une étude spécifique. En effet, aucun module sur le marché ne correspond parfaitement aux spécifications du projet, en terme de nombre de voies et de dimensions. Fabriquer un porte fusible complet, apparaissait fastidieux, pour un résultat incertain en terme de contraintes mécaniques et électriques. Par conséquent, le choix s’est porté sur un boitier automobile 6 voies avec point commun, dont l’enveloppe mécanique peut être modifiée pour s’adapter aux contraintes d’intégration du module dans la structure de l’armoire.

Impression 3D

Supports

Chemin de câble

Assemblage

Armoire de distribution électrique

Assemblage

Câblage

Le bloc porte fusibles est raccordé à la sortie du sectionneur par 2 câbles cuivre rigide de section 2,5 mm2. Cette section de fil, la même que celle du sectionneur, garantit la cohérence du câblage et le respect des normes électriques. Chaque connecteur de sortie de l’armoire est raccordé au bloc porte fusibles par deux fils 20AWG.

Voir aussi

Articles – Electricité

Articles – Prototype

Story – Console de commande – 004

Screenshot

Categorie :

Légende :

Assemblage des panneaux inférieurs et arrières d’une des quatre consoles de commande du diorama de la Batcave.

  • Panneaux fabriqués en bois.
  • Assemblage par boulon M2

Story – Console de commande – 003

Screenshot

Categorie :

Légende :

Montage du PCB des commandes manuelles sur le panneau incliné d’une des quatre consoles de commande du diorama de la Batcave.

  • Panneau face avant du PCB imprimé avec une imprimante 3D ANET A8.
  • PCB réalisé sur une plaque à trou pré-étamé 3x7cm.
  • Assemblage par boulon M2